2020高考波爾能級模型的知識點

　　2020年高考即將開戰(zhàn)，你準備好了嗎？對于高中物理成績不好的同學來說，熟悉復習資料的積累要隨時整理。高考網小編為各位考生整理了一些高考物理必備的知識點，供大家參考閱讀！

　　高中物理中探索的原子模型一共有兩種，盧瑟福核式結構模型和波爾能級模型。

　　通過對物質進行光譜分析，我們發(fā)現(xiàn)一些物質（比如氫氣）的光譜是線狀譜。（或者說在某個頻段線狀譜非常明顯）我們來做一個對比：電子圍繞原子核做圓周運動，衛(wèi)星圍繞行星做圓周運動。

　　同樣都是在做圓周運動，可現(xiàn)實中原子運動規(guī)律與基本力學理論對比是非常矛盾的。

　　由開普勒定律或牛頓第二定律可知，行星運行的R與v是一一對應的。

　　即任意一個R對應一個固定的v，對應固定的一個固定的能量E�；蛘哒f，行星與衛(wèi)星構成的體系能量是可以連續(xù)分部的。（因為R連續(xù)）

　　盧瑟福的困惑

　　1911年，英國物理學家盧瑟福根據1910年進行的α粒子散射實驗，提出了原子結構的行星模型（見參考文獻解析）。

　　在這個模型里，電子像太陽系的行星圍繞太陽轉一樣圍繞著原子核旋轉。但是根據經典電磁理論，這樣的電子會發(fā)射出電磁輻射，損失能量，以至瞬間坍縮到原子核里。

　　這與實際情況不符，盧瑟福無法解釋這個矛盾。

　　我們現(xiàn)在的科學技術已經發(fā)現(xiàn)了這樣的規(guī)律：氫原子的核外電子軌道，是不連續(xù)的，也就是說核外電子的運動，總是集中在固定的若干個軌道上。這就說明，氫原子的能級也是間斷不連續(xù)的。

　　這是與盧瑟福核式結構模型相矛盾的。

　　波爾能級模型

　　定態(tài)假設

　　原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的。電子雖然繞核旋轉，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài) 。

　　能量假設

　　原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定。hv=Em-En（h為普朗克常數）。

　　軌道假設

　　原子的不同能量狀態(tài)對應于電子的不同運行軌道。由于原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，因此電子運動的軌道也可能是不連續(xù)的，即電子不能在任意半徑的軌道上運動。

　　波爾的改進

　　波爾在盧瑟福核式結構模型的基礎上，基于原子理論的3條基本假設構建了原子能及模型。

　　玻爾原子理論的基本假設：

　　（1）定態(tài)假設：電子在原子核庫侖引力作用下，按經典力學規(guī)律，沿圓形軌道運動，且不向外輻射電磁波，因而原子處于穩(wěn)定狀態(tài)（定態(tài)），其能量（稱能級） 保持不變。

　　（2）頻率條件：當原子由高能級Em的定態(tài)躍遷至低能級En的定態(tài)要發(fā)射光子，反之要吸收光子。王尚輔導書物理自診斷每道題都有視頻講解，哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻，學習更高效，考試分數更高。歡迎微信teacherws咨詢。

　　光子頻率滿足下面的條件：hv=Em-En

　　（3）電子繞核軌道量子化。

　　電子只能在某些特定的分立軌道上運動。

　　玻爾認為，氫原子中的一個電子繞原子核作圓周運動，并作一個硬性的規(guī)定：電子只能處于一些分立的軌道上，它只能在這些軌道上繞核運動，且不產生輻射，當一個電子從一個定態(tài)軌道躍遷到另一個定態(tài)軌道，會以電磁波的形式放出能量。

　　波爾能級模型方程

　　波爾能級模型方程：

　　hv=Em-En

　　其中，v為光子的頻率，h為普朗克常量，Em與En分別為m定態(tài)和n定態(tài)的原子能量。

　　什么是基態(tài)

　　基態(tài) 是指在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運動的這種定態(tài)。

　　基態(tài)的概念是基于能層原理、能級概念、能量最低原理而來的�；鶓B(tài)是原子最穩(wěn)定的狀態(tài)。比如，氫原子能級圖像中，-13.6eV所對應的定態(tài)，就是基態(tài)。

　　什么是激發(fā)態(tài)

　　除了基態(tài)之外，所有的定態(tài)，都是激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，在自然情況下，會向基態(tài)躍遷。在從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過程中，原子會輻射出光子。

　　波爾能級模型的發(fā)展歷史

　　20世紀初期，德國物理wuli.in學家普朗克為解釋黑體輻射現(xiàn)象，提出了量子論，揭開了量子物理學的序幕。

　　19世紀末，瑞士數學教師巴耳末將氫原子的譜線表示成巴耳末公式，瑞典物理學家里德伯總結出更為普遍的光譜線公式里德伯公式。然而巴耳末公式和式里德伯公式都是經驗公式，人們并不了解它們的物理含義。

　　1911年，英國物理學家盧瑟福根據1910年進行的α粒子散射實驗，提出了原子結構的行星模型。

　　在這個模型里，電子像太陽系的行星圍繞太陽轉一樣圍繞著原子核旋轉。但是根據經典電磁理論，這樣的電子會發(fā)射出電磁輻射，損失能量，以至瞬間坍縮到原子核里。這與實際情況不符，盧瑟福無法解釋這個矛盾。

　　1912年，正在英國曼徹斯特大學工作的玻爾將一份被后人稱作《盧瑟福備忘錄》的論文提綱提交給他的導師盧瑟福。

　　在這份提綱中，玻爾在行星模型的基礎上引入了普朗克的量子概念，認為原子中的電子處在一系列分立的穩(wěn)態(tài)上�；氐降�麥后玻爾急于將這些思想整理成論文，可是進展不大。

　　1913年2月4日前后的某一天，玻爾的同事漢森拜訪他，提到了1885年瑞士數學教師巴耳末的工作以及巴耳末公式，玻爾頓時受到啟發(fā)。

　　后來他回憶到“就在我看到巴耳末公式的那一瞬間，突然一切都清楚了，”“就像是七巧板游戲中的最后一塊。”這件事被稱為玻爾的“二月轉變”。

　　1913年7月、9月、11月，經由盧瑟福推薦，《哲學雜志》接連刊載了玻爾的三篇論文，標志著玻爾模型正式提出。這三篇論文成為物理學史上的經典，被稱為玻爾模型的“三部曲”。

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